專利名稱：振動阻尼器或隔離器的制作方法
技術領域：
本發明涉及具有帶有諸如真空的選定氣氛的密封室的類型的系統，其中應以很高的精度進行物體或工件的處理和/或檢查。在這種系統中，重要的是盡可能地減少或抵消“噪聲”并能夠調整物體的位置，“噪聲”是指導致有效負荷或工件的振動的外部或內部影響。
背景技術：
EP-A2-1 148 389公開了一種具有真空室的上述類型平版印刷投影裝置，其中布置有支承物體臺的氣動重力補償器。氣動重力補償器的活塞通過局部柔性的桿與物體臺連接。在該公知的系統中，重力補償器完全布置在真空室的內部并且因此不易于接近。此外，需要用于排空通過可移動部件或活塞與氣缸表面之間漏出的氣體的排空裝置。上述歐洲專利也公開了一種用于活塞功能的(差動地泵送的)空氣支承物。這種空氣支承物復雜且昂貴，這也是該公知設計的缺點。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的這些缺點。
本發明提供一種上述類型的系統，其中以很簡單的方式克服這些缺點。因此，本發明提供一種系統，該系統包括限定密封的內部空間的室和用于支承或承載布置在所述空間中的質量或有效負荷的至少一個振動阻尼器或隔離器，所述振動阻尼器包括具有延伸到室的密封空間中的開口內端部的中空件，用于支承或承載所述質量的支承結構，其相對端部分別與中空件和支承結構密封地連接以便從室的內部空間密封中空件的內部空間的波紋管，以及用于使支承結構的表面部分暴露于與室的密封的內部空間的氣壓不同的氣壓以便至少部分地平衡支承結構及其支承或承載的所述質量的重量的裝置。支承裝置優選地布置在中空件的內端部處并通過波紋管與內端部連接。
布置在中空件的內部空間中的部件和附件不暴露于同樣不被這些附件釋出的氣體污染的密封內部空間的氣氛。因為中空件的內部空間可以制成可從外部接近，所以布置在其中的部件易于為了檢查和更換而接近。此外，因為這些空間通過波紋管相互密閉地密封，所以不可能有空氣或其他氣體從中空件的內部空間泄漏進入室的密封空間。可以通過改變室的內部空間與中空件的內部空間之間的壓力差調整諸如承載著待處理或檢查的物體的臺子的質量或有效負荷相對于相鄰的室壁的位置。然而，在正常操作期間，中空件的內部空間的壓力通常保持恒定。
中空件可以例如穿過所述室的底壁向上延伸，并且支承結構可以繼而從中空件向上延伸，或者中空件可以從室的頂壁向下延伸，并且支承結構可以繼而從中空件下垂。在第一種情況下，中空件內部的氣壓通常保持高于室內的氣壓，并且如果需要，由壓力差施加在質量或有效負荷上的舉升力可以通過機械彈簧而增大。在后面的情況下，中空件內部的氣壓通常保持低于室的密封內部空間中的氣壓。
根據本發明的系統可以用于多種處置、檢查或處理中的任何一種，包括但不局限于電子束微影、電子顯微、掩模對準、微平版印刷、微處理、微定位、光學計量機械視覺、視頻顯微、晶片檢測、掃描電子顯微鏡、掃描隧道顯微鏡、透射電子顯微鏡、磁共振成像、微機電系統、表面輪廓儀、干涉測量和其它高分辨率設備。應理解，室的密封空間中的氣氛是根據實際應用而選擇的。因此，該室可以是真空室或者可以包含低于大氣壓的空氣。對于其它應用，可以選擇高于大氣壓、大氣壓或低于大氣壓的氮氣或諸如氫氣的其它氣體。
根據其它方面，本發明也提供用在上述系統中的振動阻尼器或隔離器，所述振動隔離器包括具有延伸到室的密封空間中的端部的中空件，布置在中空件的所述端部處用于支承所述質量或有效負荷的支承結構，以及其相對端部分別與中空件和支承結構密封地連接的波紋管。
如上所述，這種振動阻尼器或隔離器可以容易地檢查和更換布置在中空件的內部中空中的部件和附件，并且不引起空氣或其它氣體可能從中空件的內部空間泄漏到室的密封空間中的任何危險。
通常基本為管狀或環形的波紋管可以具有任何希望的橫截面形狀，例如圓形、橢圓形或矩形，并且可以由任何適當的材料制成，例如薄金屬片、橡膠或塑料材料。然而，優選地，波紋管應是其相對端部可以沿軸向相對運動并且沿波紋管的任意徑向方向可以相對平移的類型，這意味著在其Z軸線與波紋管的縱向軸線重合的坐標系統的全部三個方向上可移動。波紋管也優選地允許在波紋管的橫截面中繞任意徑向延伸的軸線有限地轉動。波紋管自身從而可以構成被動的振動阻尼器而抑制沿這些方向從中空件傳遞到支承結構的振動。可以通過適當地組合波紋管的材料、壁厚、橫截面尺寸和形狀、波紋形狀以及軸向長度的選擇獲得希望的波紋管的柔性。然而，材料和壁厚優選不僅應選擇成使中空件與支承結構之間的振動的傳遞保持最小，而且應避免氣體穿過波紋管壁。
在優選實施例中，支承結構包括與波紋管連接的基底件和質量支承件，該質量支承件由基底件經由允許質量支承件相對于基底件有限地轉動的彈簧件支承。優選地，彈簧件也允許波紋管所不允許的質量支承件相對于基底件的其它運動。這意味著振動阻尼器不僅可以削弱在其Z軸線沿波紋管的縱向軸線延伸的坐標系中的全部方向x、y、z上的振動傳遞，而且也可以削弱繞這種z軸線的轉動振動和其它類型的振動的傳遞。彈簧件可以例如包括板簧，并且板簧的平面可以例如在包含所述z軸線的徑向平面上延伸。
如上所述，根據本發明的振動阻尼器或隔離器可以是被動阻尼器。然而，優選地，阻尼器或隔離器可以是主動振動隔離器。因此，根據本發明的振動隔離器還有利地包括用于輔助抵消由支承結構支承的質量或有效負荷的振動的主動電子振動隔離電路。這種主動阻尼電路在本領域是公知的，參見例如US-A-4,796,873。電子振動阻尼電路可以包括一個或多個致動器和/或傳感器，并且它們優選地布置在中空件的內部，在中空件的內部它們被保護并且易于為了檢查、調整和更換而接近。諸如電纜和可能的冷卻裝置的其他附件也可以布置在中空件的內部空間中，由此避免從這些部件排出的氣體穿入室的密封內部空間中。
在當前優選實施例中，由支承結構的底面限定的下靠接表面可以與由中空件限定的上靠接表面協同操作，從而限制支承結構的軸向或其它相對運動。然而，在正常操作下，這些靠接表面不接觸。可以分別在支承結構的基底件和質量支承件上形成類似的止擋件，以便限制這些部件的相對轉動。
為了可以使用希望長度的波紋管而不對應地延長阻尼器或隔離器的總長度，至少波紋管的部分長度可以沿著并鄰近中空件的內周或外周表面的長度延伸。
本發明的這些和其它方面將從參照以下所述的實施例的說明而變得明顯。在附圖中圖1是根據本發明的系統的實施例的示意性截面圖；圖2是以放大比例示出的根據本發明的振動隔離器的透視圖；圖3是圖2所示的隔離隔離器的透視和部分截面圖；以及圖4示意性地示出質量或有效負荷可以由中空件支承或承載的各種方式。
具體實施例方式
圖1示出包括室10的處理系統，該室10在其中限定出具有預定氣氛的密封內部空間11。室10由地面或地板面12經由腳件13支承。在空間11中布置有諸如臺子和其支承的一個或多個物體或部件(未示出)的質量或有效負荷14，所述質量或有效負荷由一定數量(優選至少三個)的主動振動隔離器15支承。每個隔離器15都通過室10的底壁16上的開口延伸并且具有與處理室10的底壁的底面密封接合的外環形法蘭17。臺子14可以例如承載暴露到與半導體生產有關的平版印刷處理的硅晶片(未示出)。
圖2和圖3較詳細地示出圖1所示的振動隔離器15中的一個。振動隔離器15包括中空的、基本為管狀的部件18，該部件具有由底壁19封閉的布置在其外端部處的環形法蘭17。可以與管件18一體地形成或可拆卸地與其連接的底壁具有用于具有恒定或變化的受控壓力的空氣或氣體的入口20。管件18的內端開口由包括板狀基底件22的單獨支承結構21遮蓋。在形成在基底件22的外周處的對應環形凹槽中接收徑向向內延伸的環形法蘭23，以便允許在管件18與基底件22之間的較小的相對軸向和徑向運動以及繞x軸線和y軸線(參見圖3)的較小的轉動。
管件18的上方長度具有減小的外徑以便形成外部環形凹槽，從而接收優選地由金屬片或塑料材料制成的環形波紋管24。波紋管的軸向相對端部分別與形成在管件18上的環形臺肩25和基底件22的底側密封地連接，由此當隔離器15如圖1所示安裝在室10中時，管件18的內部空間26從室10的內部空間11密封。
支承結構21還包括連接到并支承臺子或質量14的支承件27。板狀基底件22與物體支承件27經由多個板簧28相互連接。布置在圓形排列中的每個板簧限定出包含隔離器15的縱向軸線的徑向平面。板簧28具有柔性以便允許支承件27繞隔離器15的縱向軸線z(圖3)相對于基底件22的較小的轉動。支承件27相對于基底件22的最大轉動由從支承件27向下延伸的止擋突出部29和從基底件22向上延伸的對應止擋突出部30確定。每對止擋突出部29、30都具有相對定位的互補形狀的階梯狀的止擋表面。這些互補形狀的止擋表面在隔離器15的正常操作期間不接合，但在部件22和27的不適當的相對轉動的情況下抵靠接合。
如上所述，根據本發明的結構可以在管件18的內部空間26中布置各種附件而不與處理室10的內部空間11的真空或其他氣氛接觸。這樣的附件可以例如包括豎直布置的諸如洛侖茲致動器的致動器31。致動器31布置在從底壁19向上延伸的豎直部與從基底件22垂下的突出部33之間，以便使致動器可以在管件18與支承結構21之間提供軸向力。可以切向地或徑向地定向未示出的類似的致動器。致動器的功能可以按本身已知的方式由未示出的控制電路接收來自位置和/或速度傳感器34和35的輸入信號而控制。如果需要，也可以增加已知與主動振動隔離相關的地震檢波器和其它裝置。致動器、傳感器和其它電子設備的全部或大多數都布置在處理室10的外部并且很好地保護在中空件的內部，這節約了成本。
圖4示意性地示出質量或有效負荷可以經由波紋管24和支承結構21由管件18支承的各種方式。在圖4a中，管件18從室10的底壁16向上延伸，并且支承質量14的波紋管24形成管件的延續部分。在圖4a中，管件18中的氣壓優選大大超過室10的內部空間11中的壓力。
圖4b主要對應于圖4a，區別在于，在圖4b中波紋管24在管件18內部同軸地布置。
在圖4c中，管件18從室10的頂壁向下延伸，并且質量或有效負荷14從管件懸掛或下垂并通過波紋管24與管件連接。在本實施例中，室10的內部空間11中的氣壓優選大大超過管件18的內部空間中的氣壓，以便使質量或有效負荷14的重量通過室10的內部空間11與管件18的內部空間之間的壓力差而至少部分地平衡。
圖4d所示的實施例主要對應于圖4c的實施例。然而，在圖4d中，波紋管24在管件18內部同軸地延伸。
應理解，本發明的范圍由以下權利要求限定并且絕非由僅作為示例的上述實施例限制。此外，參照附圖的權利要求中的附圖標記不應解釋為限制保護范圍。
權利要求
1.一種系統，包括限定有密封的內部空間(11)的室(10)和用于支承布置在所述空間中的質量或有效負荷(14)的至少一個振動阻尼器或隔離器(15)，所述振動阻尼器包括-具有延伸到所述室的密封空間中的開口內端部的中空件(18)，-用于支承所述質量的支承結構(21)，-波紋管(24)，其相對端分別與所述中空件和支承結構密封地連接，以將所述中空件的內部空間(26)從所述室的內部空間密封開，以及-裝置(20)，該裝置用于將所述支承結構的表面部分暴露到不同于所述室的密封內部空間的氣壓的氣壓，以至少部分地平衡支承結構及其支承的所述質量的重量。
2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述室包含低于大氣壓的氣體。
3.根據權利要求1或2所述的系統，其特征在于，所述波紋管是允許其相對端部沿軸向方向相對運動和沿所述波紋管的任何徑向方向相對平移的類型。
4.根據權利要求1-3中的任何一項所述的系統，其特征在于，所述波紋管是允許在所述波紋管的橫截面平面上繞任何徑向延伸的軸線有限地轉動的類型。
5.根據權利要求1-4中的任何一項所述的系統，其特征在于，所述支承結構(21)包括與所述波紋管的一端連接的基底件(22)和質量支承件(27)，該質量支承件由所述基底件經由允許質量支承件相對于所述基底件有限地轉動的彈簧件(28)支承。
6.根據權利要求5所述的系統，其特征在于，所述彈簧件包括板簧。
7.根據權利要求1-6中的任何一項所述的系統，其特征在于，還包括用于輔助抵消所述支承結構的振動的主動電子振動隔離電路(31，34，35)。
8.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述電子振動隔離電路包括布置在所述中空件內部的一個或多個致動器(31)和/或傳感器(34，35)。
9.用于根據權利要求1-8中的任何一項所述的系統的振動隔離器或阻尼器，所述振動阻尼器包括-具有延伸到所述室(10)的密封空間(11)中的端部的中空件(18)，-布置在所述中空件的所述端部處用于支承所述質量或有效負荷(14)的支承結構(21)，以及-波紋管(24)，其相對端分別與所述中空件和支承結構密封地連接。
10.根據權利要求9所述的振動隔離器，其特征在于，所述波紋管是允許其相對端部沿軸向方向相對運動和沿所述波紋管的任何徑向方向相對平移的類型。
11.根據權利要求9或10所述的振動隔離器，其特征在于，所述波紋管是允許在所述波紋管的橫截面平面上繞任何徑向延伸的軸線有限地轉動的類型。
12.根據權利要求9-11中的任何一項所述的振動隔離器，其特征在于，所述支承結構包括與所述波紋管連接的基底件(22)和質量支承件(27)，該質量支承件由所述基底件經由允許質量支承件相對于所述基底件有限地轉動的彈簧件(28)支承。
13.根據權利要求12所述的振動隔離器，其特征在于，所述彈簧件包括板簧。
14.根據權利要求9-13中的任何一項所述的振動隔離器，其特征在于，還包括用于輔助抵消所述支承結構的振動的主動電子振動隔離電路(31，34，35)。
15.根據權利要求14所述的振動隔離器，其特征在于，所述電子振動隔離電路包括布置在所述中空件內部的一個或多個致動器(31)和/或傳感器(34，35)。
16.根據權利要求9-15中的任何一項所述的振動隔離器，其特征在于，分別由所述支承結構和所述中空件限定出的相對鄰接表面(22)可協同操作以便限制所述支承結構的相對運動。
17.根據權利要求9-16中的任何一項所述的振動隔離器，其特征在于，所述波紋管的長度的至少一部分沿著并鄰近所述中空件的外周面的長度延伸。
18.根據權利要求9-17中的任何一項所述的振動隔離器，其特征在于，所述波紋管由金屬制成。
全文摘要
本發明涉及一種用于例如半導體的生產的系統，包括具有密封的內部空間(11)的室(10)，例如真空室。在真空室中布置有諸如臺子的重質量(14)，該重質量由一個或多個振動阻尼器或隔離器(15)支承或承載。每個振動隔離器都包括具有延伸到室(10)的密封空間中的開口內端部的中空或管狀件(18)。在中空件的內端部處布置有用于支承質量或臺子(14)的支承結構(21)。波紋管(24)的相對端部分別與中空件(18)和支承結構(21)密封地連接，以便從室(10)的內部空間(11)密封中空件(18)的內部空間(26)。支承結構的表面部分暴露于與室的密封內部空間的氣壓不同的氣壓，以便至少部分地平衡支承結構(21)及其支承的質量或有效負荷(14)的重量。
文檔編號F16F15/023GK1954266SQ200580015473
公開日2007年4月25日 申請日期2005年5月9日 優先權日2004年5月14日
發明者H·J·A·范德桑德, H·G·J·J·A·弗魯門 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司